一种复合颗粒及其分散液、功能薄膜及制备方法与钙钛矿太阳能电池

    专利查询2025-12-28  11


    本发明涉及钙钛矿太阳能电池,尤其涉及一种复合颗粒及其分散液、功能薄膜及制备方法与钙钛矿太阳能电池。


    背景技术:

    1、近些年来,钙钛矿太阳能电池备受关注。一些氧化物纳米颗粒作为钙钛矿太阳能电池空穴传输层或电子传输层的材料得到了广泛的应用。且钙钛矿太阳能电池的光伏性能受空穴传输层和电子传输层质量的影响非常显著。

    2、目前,人们尝试在大面积钙钛矿太阳能电池组件中用磁控溅射法制备氧化物薄膜如氧化镍薄膜,但由于磁控溅射氧化镍具有较差的导电性及光学透过率而使得钙钛矿太阳能电池的转换效率较低,进而阻碍了其在钙钛矿太阳能电池中的应用。利用氧化物纳米颗粒分散液制备氧化物薄膜相比磁控溅射方法可以获得更优的性能,但氧化物纳米颗粒在成膜过程中容易发生团聚,从而影响薄膜质量。例如,利用氧化镍纳米颗粒分散液制备的氧化镍纳米颗粒薄膜作为空穴传输层(氧化镍纳米颗粒分散到溶剂中,随后通过旋涂或刮涂的方法制备)相较于磁控溅射氧化镍具有良好导电性与光学透过率,但氧化镍纳米颗粒在成膜过程中容易发生团聚,从而形成含有大量缺陷的粗糙的氧化镍薄膜,进而影响钙钛矿太阳能电池的电学与光学性能。

    3、因此,现有技术还有待于改进和发展。


    技术实现思路

    1、基于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种复合颗粒及其分散液、功能薄膜及制备方法与钙钛矿太阳能电池,旨在解决现有氧化物纳米颗粒在成膜过程中容易团聚,进而影响氧化物薄膜质量的问题。

    2、本发明的技术方案如下:

    3、本发明的第一方面,提供一种复合颗粒,其中,所述复合颗粒包括氧化物纳米颗粒以及包覆在所述氧化物纳米颗粒表面的水溶性聚合物,所述水溶性聚合物包括聚乙烯亚胺和/或聚乙烯亚胺衍生物。

    4、可选地,所述聚乙烯亚胺衍生物包括乙氧基化的聚乙烯亚胺。

    5、可选地,所述氧化物纳米颗粒包括氧化镍纳米颗粒、二氧化锡纳米颗粒或二氧化钛纳米颗粒。

    6、可选地,所述水溶性聚合物通过静电吸附作用包覆在所述氧化物纳米颗粒表面。

    7、本发明的第二方面,提供一种复合颗粒分散液,其中,所述复合颗粒分散液包括极性溶剂和分散在所述极性溶剂中的复合颗粒,所述复合颗粒为本发明如上所述的复合颗粒。

    8、可选地,所述极性溶剂包括水、乙醇、异丙醇、氯苯中的至少一种。

    9、本发明的第三方面,提供一种本发明如上所述的复合颗粒分散液的制备方法,其中,包括如下步骤:

    10、将水溶性聚合物加入到极性溶剂中,得到水溶性聚合物溶液;

    11、将氧化物纳米颗粒加入到所述水溶性聚合物溶液中,得到混合液;

    12、将所述混合液进行超声破碎,超声破碎过程中水溶性聚合物包覆在氧化物纳米颗粒表面,得到所述复合颗粒分散液。

    13、可选地,所述水溶性聚合物溶液中,所述水溶性聚合物的质量含量大于0%小于100%;

    14、所述混合液中,所述氧化物纳米颗粒的浓度为10~20mg/ml。

    15、本发明的第四方面,提供一种功能薄膜,其中,所述功能薄膜包括本发明如上所述的复合颗粒,或所述功能薄膜由本发明如上所述的复合颗粒分散液经涂覆、退火后制备得到,或所述功能薄膜由本发明如上所述的制备方法制备得到的复合颗粒分散液经涂覆、退火后制备得到。

    16、本发明的第五方面,提供一种钙钛矿太阳能电池,其中,所述钙钛矿太阳能电池包括本发明如上所述的功能薄膜。

    17、有益效果:本发明提供的复合颗粒中氧化物纳米颗粒表面包覆有聚乙烯亚胺和/或聚乙烯亚胺衍生物,使得复合颗粒可以稳定地分散在极性溶剂中,形成分散液,将分散液用于涂覆时,复合颗粒表面的聚乙烯亚胺和/或聚乙烯亚胺衍生通过静电排斥作用可以充分分散复合颗粒,且避免成膜过程中复合颗粒团聚的发生。



    技术特征:

    1.一种复合颗粒,其特征在于,所述复合颗粒包括氧化物纳米颗粒以及包覆在所述氧化物纳米颗粒表面的水溶性聚合物,所述水溶性聚合物包括聚乙烯亚胺和/或聚乙烯亚胺衍生物。

    2.根据权利要求1所述的复合颗粒,其特征在于,所述聚乙烯亚胺衍生物包括乙氧基化的聚乙烯亚胺。

    3.根据权利要求1所述的复合颗粒,其特征在于,所述氧化物纳米颗粒包括氧化镍纳米颗粒、二氧化锡纳米颗粒或二氧化钛纳米颗粒。

    4.根据权利要求1所述的复合颗粒,其特征在于,所述水溶性聚合物通过静电吸附作用包覆在所述氧化物纳米颗粒表面。

    5.一种复合颗粒分散液,其特征在于,所述复合颗粒分散液包括极性溶剂和分散在所述极性溶剂中的复合颗粒,所述复合颗粒为权利要求1-4任一项所述的复合颗粒。

    6.根据权利要求5所述的复合颗粒分散液,其特征在于,所述极性溶剂包括水、乙醇、异丙醇、氯苯中的至少一种。

    7.一种如权利要求5所述的复合颗粒分散液的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

    8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述水溶性聚合物溶液中,所述水溶性聚合物的质量含量大于0%小于100%;

    9.一种功能薄膜,其特征在于,所述功能薄膜包括权利要求1-4任一项所述的复合颗粒,或所述功能薄膜由权利要求5-6任一项所述的复合颗粒分散液经涂覆、退火后制备得到,或所述功能薄膜由权利要求7-8任一项所述的制备方法制备得到的复合颗粒分散液经涂覆、退火后制备得到。

    10.一种钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述钙钛矿太阳能电池包括权利要求9所述的功能薄膜。


    技术总结
    本发明公开一种复合颗粒及其分散液、功能薄膜及制备方法与钙钛矿太阳能电池,涉及钙钛矿太阳能电池技术领域。所述复合颗粒包括氧化物纳米颗粒以及包覆在所述氧化物纳米颗粒表面的水溶性聚合物,所述水溶性聚合物包括聚乙烯亚胺和/或聚乙烯亚胺衍生物。本发明提供的复合颗粒中氧化物纳米颗粒表面包覆有聚乙烯亚胺和/或聚乙烯亚胺衍生物,使得复合颗粒可以稳定地分散在极性溶剂中,形成分散液,将分散液用于涂覆时,复合颗粒表面的聚乙烯亚胺和/或聚乙烯亚胺衍生通过静电排斥作用可以充分分散复合颗粒,且避免成膜过程中复合颗粒团聚的发生。

    技术研发人员:胡芸菲,何锦兴,罗智扬,谭黎明
    受保护的技术使用者:深圳技术大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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